DE1021774B

DE1021774B - Electric ignition element

Info

Publication number: DE1021774B
Application number: DEW18910A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Franz Schaadt; Adolf Hegelmayer
Original assignee: Wasag Chemie AG
Current assignee: Wasag Chemie AG
Priority date: 1956-04-23
Filing date: 1956-04-23
Publication date: 1957-12-27

Description

Elektrisches Zündelement Zündelemente für Detonatoren mit extrem kurzen Reaktionszeiten sind in Gestalt von Metallfilmzündern bekannt; bei diesen wird der Metallfilm an einer oder mehreren Stellen zwischen den Elektroden durch Stromwärme verdampft, und es bildet sich zwischen den Grenzen der Verdampfungszone ein Lichtbogen aus, der den dem Metallfilm anliegenden Initialsatz zündet. Ein Teil der auf den Zünder gegebenen Zündenergie wird so zum Verdampfen des Metalls verbraucht, der Rest in dem Lichtbogen umgesetzt. Steht nur eine begrenzte EnergieE zur Verfügung, z. B. ein auf die Spannung U aufgeladener Kondensator C, wobei E = i/2 U"C ist, so besteht die Möglichkeit, daß ein derart großer Teil der Energie zum Verdampfen des Metalls benötigt wird, daß sich kein zündfähiger Lichtbogen mehr ausbilden kann.Electric ignition element Ignition elements for detonators with extremely short reaction times are known in the form of metal film igniters; In these, the metal film is vaporized at one or more points between the electrodes by means of current heat, and an arc is formed between the boundaries of the vaporization zone, which ignites the initial charge applied to the metal film. Part of the ignition energy given to the igniter is used to vaporize the metal, the rest is converted into the arc. If only a limited amount of energy E is available, e.g. B. a charged to the voltage U capacitor C, where E = i / 2 U "C, there is the possibility that such a large part of the energy is required to vaporize the metal that an ignitable arc can no longer form.

Erfindungsgemäß wird nun die Verdampfungszone auf eine oder einige wenige eng begrenzte Stellen sehr hoher Stromdichte begrenzt. Gleichzeitig fällt die Stromdichte nach der Umgebung zu rasch ab, um die Erwärmung der Umgebung auf ein Minimum zu beschränken. Dadurch wird der Teil der zur Verfügung stehenden Energie, der zum Verdampfen des Metalls verbraucht wird, klein gehalten, während der nunmehr große Rest in einem kurzen, aber um so intensiveren Lichtbogen umgesetzt wird. Es ist so möglich, mit Zündenergien von E _c 10-4 Ws bei Zündspannungen von U < - 50 Volt den anliegenden Initialsatz zu zünden. Wie darüber hinaus der Initialsatz und überhaupt der sprengstoffmäßige Aufbau des Detonators beschaffen sein muß, um extrem kurze Reaktionszeiten von z. B. < 10 #ts zu erreichen, sei hier als bekannt vorausgesetzt.According to the invention, the evaporation zone is now on one or some a few narrowly delimited places with very high current density. At the same time falls the current density according to the environment decreases too rapidly to increase the warming of the environment to keep a minimum. This means that the part of the available energy that is consumed to evaporate the metal, kept small, while the now large remainder is implemented in a short but all the more intense arc. It is possible with ignition energies of E _c 10-4 Ws with ignition voltages of U < - 50 volts to ignite the attached initial set. As also the initial sentence and in general the explosive structure of the detonator must be designed in order to extremely short response times of z. B. to achieve <10 #ts is known here as provided.

An Hand der Abbildungen sei nunmehr erläutert, wie ein Zündelement aufgebaut ist, das den im vorigen Absatz skizzierten Erfindungsgedanken verwirklicht.With reference to the figures it will now be explained how an ignition element is constructed, which realizes the inventive concept outlined in the previous paragraph.

In der Abb. 1 ist mit 1 der Isolierkörper des Zündelementes bezeichnet, während 2 den Metallfilm und 3 und 4 die Elektroden bedeuten. Die eine Elektrode, z. B. 3, habe den Radius y, der Metallfilm die Dicke d. Fließt zwischen den Elektroden 3 und 4 ein Strom der Stromstärke i, so ist die Stromdichte D im Metallfilm unmittelbar an der Übergangsstelle zur Elektrode im Abstand d r von der Elektrode 3 dagegen: Die Stromdichte nimmt also im Verhältnis: ab. Will man also eine Stelle mit hoher Stromdichte schaffen, die nach der Umgebung zu rasch abnimmt, so wird der Radius r der Elektrode 3 möglichst klein zu halten sein, d. h. diese Elektrode muß mit dem Metallfilm 2 eine oder einige wenige möglichst punktförmige Kontaktstelle(n) haben. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die Elektrode 3 als dünner Draht ausgebildet ist, der auf dem Metallfilm 2 aufsitzt, ähnlich wie beim Kristalldetektor in der Rundfunktechnik. Ein solcher Kontakt auf ebener Fläche kann indessen nur schwierig betriebssicher hergestellt werden; er ist z. B. normalerweise seitlich nicht fixiert. Die Erfindung sieht deshalb vorzugsweise vor, den Metallfilm nicht auf einer Ebene des Isolierkörpers 1 aufzubringen, sondern auf einer Eindellung 5 desselben, wie aus den Abb. 2 bis 4 ersichtlich ist. Ist diese Eindellung kegelig bzw. pyramidenförmig gestaltet, so ergibt auch ein verhältnismäßig starker Draht mit mehrkantigem bzw. rundem Profil unter Kontaktdruck eine stabile, nahezu punktförmige Anlage an einer oder einigen wenigen Stelle(n) des Kegels oder der Pyramide.In Fig. 1, 1 denotes the insulating body of the ignition element, while 2 denotes the metal film and 3 and 4 denote the electrodes. One electrode, e.g. B. 3, have the radius y, the metal film the thickness d. If a current of current intensity i flows between electrodes 3 and 4, the current density D in the metal film is directly at the transition point to the electrode at a distance d r from electrode 3, on the other hand: The current density therefore increases in the ratio: away. So if you want to create a point with a high current density that decreases too quickly towards the environment, then the radius r of the electrode 3 must be kept as small as possible, that is, this electrode must have one or a few point-like contact points as possible with the metal film 2 to have. This can e.g. B. happen that the electrode 3 is designed as a thin wire which rests on the metal film 2, similar to the crystal detector in broadcast technology. Such a contact on a flat surface can, however, be made operationally reliable only with difficulty; he is z. B. normally not fixed laterally. The invention therefore preferably provides for the metal film not to be applied on a plane of the insulating body 1, but on an indentation 5 of the same, as can be seen from FIGS. 2 to 4. If this indentation is conical or pyramid-shaped, a relatively strong wire with a polygonal or round profile under contact pressure results in a stable, almost punctiform contact at one or a few point (s) of the cone or pyramid.

Abb.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit kegeliger Eindellung und mehrkantigem Draht, Abb. 3 eines mit pyramidenförmiger Eindellung 5 und rundem Draht. Um eine noch stärkere Abnahme der Stromdichte mit wachsendem Abstand von der Kontaktstelle zu erreichen, kann man auch noch die Dicke des Metallfilms 2 verlaufend halten, derart, daß der Film an der Kontaktstelle am dünnsten ist. Dies läßt sich bei den meist üblichen Einbrennverfahren dadurch erreichen, daß die Eindellung an der Kontaktstelle konvex ausgebildet ist. Die meist mittels einer Lösung, z. B. einer Glanzplatinlösung, aufgebrachte Schicht fällt dann an diesen konvexen Stellen wegen der Wirkung der Oberflächenkräfte dünner aus.Fig.2 shows an embodiment with a conical indentation and a polygonal one Wire, Fig. 3, one with a pyramidal indentation 5 and a round wire. Around an even greater decrease in current density with increasing distance from the contact point to achieve, you can also keep the thickness of the metal film 2 running, such that the film is thinnest at the point of contact. This can be done with the usually the usual stoving process to achieve the indentation at the contact point is convex. Mostly by means of a solution, e.g. B. a bright platinum solution, applied layer then falls at these convex points because of the effect of the Surface forces are thinner.

Abb. 4 zeigt als Beispiel eine kegelige Eindellung, die an der Spitze einen kleinen Kegelwinkel 6 besitzt. Die Dicke des :Metallfilms 2 ist stark übertrieben gezeichnet, um zu zeigen, daß der Metallfilm an der Übergangsstelle 7 der beiden Kegel am dünnsten ist. Schließlich kann man einen Isolierkörper mit einem auf ebener Fläche durch Einbrennen oder durch Aufdampfen aufgebrachten Metallfilm gleichmäßiger Dicke Pachträglich z. B. mit einem Formwerkzeug eindellen. Die Verformung kann sowohl kalt, z. B. bei Kunststoffkörpern, als auch warm, z. B. bei Glaskörpern, erfolgen. Durch eine derartige nachträgliche Verformung, bei der auch der Metallfilm mit verformt wird, kann eine verlaufende Dicke des Metallfilms erreicht werden. Im allgemeinen besitzt die so geschaffene Metallfilmfläche auch einen mehr oder weniger starkwelligen Charakter, was die Schaffung eines möglichst feinen Punktkontaktes begünstigt.Fig. 4 shows an example of a conical indentation at the tip has a small cone angle 6. The thickness of the metal film 2 is greatly exaggerated drawn to show that the metal film at the junction 7 of the two Cone is thinnest. After all, you can have an insulator with a level on it Surface more evenly through baking or metal film applied by vapor deposition Thick leasehold z. B. dent with a molding tool. The deformation can be both cold, e.g. B. with plastic bodies, as well as warm, z. B. in glass bodies. Such a subsequent deformation in which the metal film is also deformed a gradual thickness of the metal film can be achieved. In general the metal film surface created in this way also has a more or less strongly wavy surface Character, which favors the creation of the finest possible point contact.

Die Elektrode 3 kann als Draht mit rundem oder mehrkantigem Profil ausgebildet sein, der gegen den Metallfilm gedrückt wird. Eine zweckmäßige geschlossene und stabile Bauweise des Zündelements erhält man, wenn die Elektrode 3 als Drahtbügelfeder gestaltet ist. Abb. 5 zeigt beispielsweise eine solche Anordnung mit einem zylindrischen Isolierkörper 1 mit Eindellung 5 als Träger des Metallfilms 2. Die Außenelektrode 4 liegt als Ringkontakt am Metallfilm an, während die Innenelektrode 3 als Drahtbügelfeder mit entsprechendem Drahtquerschnitt unter Eigenspannung in der Eindellung punktförmigen Kontakt mit dem Metallfilm hat. Der Isolierkörper 8 sorgt dafür, daß zwischen den Elektroden 3 und 4 kein ungewollter Kurzschluß entsteht.The electrode 3 can be a wire with a round or polygonal profile be formed, which is pressed against the metal film. A functional closed and stable construction of the ignition element is obtained if the electrode 3 is a wire bow spring is designed. Fig. 5 shows, for example, such an arrangement with a cylindrical Insulating body 1 with indentation 5 as a support for the metal film 2. The outer electrode 4 rests as a ring contact on the metal film, while the inner electrode 3 is a wire bow spring punctiform with a corresponding wire cross-section under residual stress in the indentation Has contact with the metal film. The insulating body 8 ensures that between the Electrodes 3 and 4 no unwanted short circuit occurs.

Ein Zündelement der vorbeschriebenen Ausführung erfüllt nur dann seine Aufgabe, wenn gewährleistet ist, daß sich an der Stelle, an der sich der Lichtbogen ausbildet - nämlich an der Kontaktstelle der Elektrode 3 mit dem Metallfilm 2 - auch Initialsatz befindet. Es könnte nun sein, daß die Drahtbügelfeder nicht, wie in Abb. 5 gezeichnet, axial in der Eindellung sitzt, sondern auf der Schräge der Eindellung anliegt (in Abb. 5 gestrichelt angedeutet). Es ist einleuchtend, daß es schwierig sein wird, Initialsatz an die Kontaktstelle zu bringen, wenn diese unter dem Bogen der Bügelfeder liegt, z. B. wenn der Kontakt an Punkt 9 erfolgt. Dagegen bereitet dies keine Schwierigkeiten, wenn die Bügelfeder so gestaltet ist, daß sie an einem Punkt 10 Kontakt gibt, welcher auf der dem Bogen des Drahtbügels abgewandten Schräge der Eindellung liegt.An ignition element of the embodiment described above only fulfills its task if it is ensured that there is also an initial sentence at the point at which the arc forms - namely at the contact point of the electrode 3 with the metal film 2. It could now be that the wire bow spring does not sit axially in the indentation, as shown in Fig. 5, but rests on the incline of the indentation (indicated by dashed lines in Fig. 5). It is evident that it will be difficult to bring the initial sentence to the contact point if it is under the bow of the bow spring, e.g. B. if the contact is made at point 9. On the other hand, this does not cause any problems if the bow spring is designed so that it makes contact at a point 10 which lies on the incline of the indentation facing away from the arch of the wire bow.

Claims

PATEN TANSPnf`C: 111i: 1. Electrical ignition element, in which a thin metal film applied between two electrodes on an insulating body is vaporized, characterized by only one or a few narrowly delimited contact points) very high current density, the contact point (s) expediently by support Any profiled wire is (are) created on a flat or deformed, metallized surface.

2. ignition element according to claim 1, characterized in that the contact point (s) of one electrode (3) are designed to be almost punctiform.

3. ignition element according to claim 1 and 2, characterized in that the insulating body (1) has an indentation (5).

4. ignition element according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the indentation (5) is conical and the electrode (3) is a wire with a polygonal profile. Ignition element according to Claims 1 to 3, characterized characterized in that the indentation (5) is pyramid-shaped and the electrode (3) is a round profile wire. 6. ignition element according to claim 3 to 5, characterized characterized in that the indentation (5) at the top of the cone or pyramid has a smaller angle than the cone or pyramid base angle, where the metal film (2) is thinnest at the transition point (7). 7. Ignition element after Claim 3 to 6, characterized in that the insulating body (1) only after Application of the metal film (2) indented and thus the metal film (2) together is deformed with the insulating body (1). B. ignition element according to claim 3 to 7, characterized Gelzmarks that the indentation (5) and thus the -.Metallfilm (2) designed wavy is. 9. ignition element according to claim 1 to 8, characterized in that the electrode (3) is designed as a wire bow spring. 10. ignition element according to claim 9, characterized characterized in that the electrode (3) designed as a wire bow spring is designed in this way is that the contact system on the metal film (2) certainly not under the Bow of the bow spring, but on the side facing away from the bow of the bow spring the indentation (5) takes place. Cited earlier rights: German Auslegeschrift W 16498 IV a, 178e, (published May 3, 1956).